15 июля исполнилось 40 лет миссии "Союз-Аполлон", историческому полету, который часто считают окончанием космической гонки. Впервые два корабля, построенные на противоположных полушариях, встретились и состыковались в космосе. "Союз" и "Аполлон" были уже третьим поколением космических аппаратов. К этому моменту конструкторские коллективы уже "набили шишки" на первых экспериментах, и новые корабли должны были находиться в космосе долго и выполнять новые сложные задачи. Думаю, будет интересно посмотреть, к каким техническим решениям пришли коллективы конструкторов.
Введение
Любопытно, но в изначальных планах и "Союзы" и "Аполлоны" должны были стать аппаратами второго поколения. Но в США достаточно быстро осознали, что между последним полетом "Меркурия" и первым полетом "Аполлона" пройдет несколько лет, и для того, чтобы это время не пропало зря, была запущена программа "Джемини". А СССР ответил на "Джемини" своими "Восходами" .Также, для обоих аппаратов главной целью была Луна. США не жалели денег на лунную гонку, потому что до 1966 года СССР имел приоритет во всех значимых космических достижениях. Первый спутник, первые лунные станции, первый человек на орбите и первый человек в открытом космосе - все эти достижения были советскими. Американцы изо всех сил стремились "догнать и перегнать" Советский Союз. А в СССР задача пилотируемой лунной программы на фоне космических побед затмевалась другими насущными задачами, например, надо было догонять США по количеству баллистических ракет. Пилотируемые лунные программы - это отдельный большой разговор, а здесь мы поговорим про аппараты в орбитальной конфигурации, такой, в какой они встретились на орбите 17 июля 1975 года. Также, поскольку корабль "Союз" летает много лет и претерпел множество модификаций, говоря о "Союзе", мы будем иметь в виду версии близкие по времени к полету "Союз-Аполлона".
Средства выведения
Ракета-носитель, про которую обычно редко вспоминают, выводит космический корабль на орбиту и определяет многие его параметры, главными из которых будут максимальный вес и максимальный возможный диаметр.В СССР для вывода нового корабля на околоземную орбиту решили использовать новую модификацию ракеты семейства "Р-7". На РН "Восход" заменили двигатель третьей ступени на более мощный, что увеличило грузоподъемность с 6 до 7 тонн. Корабль не мог иметь диаметр больше 3 метров, потому что в 60-х годах аналоговые системы управления не могли стабилизировать надкалиберные обтекатели.
Слева схема РН "Союз", справа - старт корабля "Союз-19" миссии "Союз-Аполлон"
В США для орбитальных полетов использовалась специально разработанная для "Аполлонов" РН "Saturn-I" В модификации -I она могла вывести на орбиту 18 тонн, а в модификации -IB - 21 тонну. Диаметр "Сатурна" превышал 6 метров, поэтому ограничения на размер космического корабля были минимальными.
Слева Saturn-IB в разрезе, справа - старт корабля "Apollo" миссии "Союз-Аполлон"
По размерам и весу "Союз" легче, тоньше и меньше "Аполлона". "Союз" весил 6,5-6,8 т. и имел максимальный диаметр 2,72 м. "Аполлон" имел максимальную массу 28 т (в лунном варианте, для околоземных миссий топливные баки были не полностью залиты) и максимальный диаметр 3,9 м.
Внешний вид
"Союз" и "Аполлон" реализовывали ставшую уже стандартной схему деления корабля на отсеки. Оба корабля имели приборно-агрегатный отсек (в США он называется сервисным модулем), спускаемый аппарат (командный модуль). Спускаемый аппарат "Союза" получился очень тесным, поэтому на корабль был добавлен бытовой отсек, который также мог использоваться как шлюзовая камера для выхода в открытый космос. В миссии "Союз-Аполлон" американский корабль также имел третий модуль, специальную шлюзовую камеру для перехода между кораблями.
"Союз" по советской традиции запускался целиком под обтекателем. Это позволяло не заботиться об аэродинамике корабля на выведении и располагать на наружной поверхности хрупкие антенны, датчики, солнечные батареи и прочие элементы. Также, бытовой отсек и спускаемый аппарат покрыты слоем космической теплоизоляции. "Аполлоны" продолжали американскую традицию - аппарат на выведении был закрыт лишь частично, носовую часть прикрывала баллистическая крышка, выполненная конструктивно вместе с системой спасения, а с хвостовой части корабль был закрыт переходником-обтекателем.
"Союз-19" в полете, съемка с борта "Аполлона". Темно-зеленое покрытие - теплоизоляция
"Аполлон", съемка с борта "Союза". На маршевом двигателе, похоже, местами вспучилась краска
"Союз" более поздней модификации в разрезе
"Аполлон" в разрезе
Форма спускаемого аппарата и теплозащита
Спуск корабля "Союз" в атмосфере, вид с земли
Спускаемые аппараты "Союза" и "Аполлона" похожи друг на друга больше, чем это было в предыдущих поколениях космических кораблей. В СССР конструкторы отказались от сферического спускаемого аппарата - при возвращении с Луны он потребовал бы очень узкого коридора входа (максимальная и минимальная высота, между которыми нужно попасть для успешной посадки), создал бы перегрузку свыше 12 g, а район посадки измерялся бы десятками, если не сотнями, километров. Конический спускаемый аппарат создавал подъемную силу при торможении в атмосфере и, поворачиваясь, менял ее направление, управляя полетом. При возвращении с земной орбиты перегрузка снижалась с 9 до 3-5 g, а при возвращении с Луны - с 12 до 7-8 g. Управляемый спуск серьезно расширял коридор входа, повышая надежность посадки, и очень серьезно уменьшал размеры района посадки, облегчая поиск и эвакуацию космонавтов.
Расчет несимметричного обтекания конуса при торможении в атмосфере
Спускаемые аппараты "Союза" и "Аполлона"
Диаметр 4 м, выбранный для "Аполлона", позволил сделать конус с углом полураствора 33°. Такой спускаемый аппарат имеет аэродинамическое качество порядка 0,45, а его боковые стенки практически не нагреваются при торможении. Но его недостатком были две точки устойчивого равновесия - "Аполлон" должен был входить в атмосферу ориентированным дном по направлению полета, потому что в случае входа в атмосферу боком, он мог перевернуться в положение "носом вперед" и погубить астронавтов. Диаметр 2,7 м для "Союза" делал такой конус нерациональным - слишком много места пропадало впустую. Поэтому был создан спускаемый аппарат типа "фара" с углом полураствора всего 7°. Он эффективно использует пространство, имеет только одну точку устойчивого равновесия, но его аэродинамическое качество ниже, порядка 0,3, а для боковых стенок требуется теплозащита.
В качестве теплозащитного покрытия использовались уже освоенные материалы. В СССР применяли фенол-формальдегидные смолы на тканевой основе, а в США - эпоксидную смолу на матрице из стеклопластика. Механизм работы был одинаковый - теплозащита обгорала и разрушалась, создавая дополнительный слой между кораблем и атмосферой, а сгоревшие частицы принимали на себя и уносили тепловую энергию.
Материал теплозащиты "Аполлона" до и после полета
Двигательная система
И "Аполлоны" и "Союзы" имели маршевые двигатели для коррекции орбиты и двигатели ориентации для изменения положения корабля в пространстве и выполнения точных маневров по стыковке. На "Союзе" система орбитального маневрирования была установлена впервые для советских космических кораблей. По каким-то причинам конструкторы выбрали не очень удачную компоновку, когда маршевый двигатель работал от одного топлива (НДМГ+АТ), а двигатели причаливания и ориентации - от другого (перекись водорода). В сочетании с тем, что на "Союзе" баки вмещали 500 кг топлива, а на "Аполлоне" 18 тонн, это привело к разнице запаса характеристической скорости на порядок - "Аполлон" мог изменить свою скорость на 2800 м/с, а "Союз" только на 215 м/с. Больший запас характеристической скорости даже недозаправленного "Аполлона" делал его очевидным кандидатом на активную роль при сближении и стыковке.
Корма "Союза-19", хорошо видны сопла двигателей
Двигатели ориентации "Аполлона" крупным планом
Система посадки
Системы посадки развивали наработки и традиции соответствующих стран. США продолжали сажать корабли на воду. После экспериментов с системами посадки "Меркуриев" и "Джемини" был выбран простой и надежный вариант - на корабле стояли два тормозных и три основных парашюта. Основные парашюты были резервированы, и безопасная посадка обеспечивалась при отказе одного из них. Такой отказ произошел при посадке "Аполлона-15", и ничего страшного не случилось. Резервирование парашютов позволило отказаться от индивидуальных парашютов астронавтов "Меркурия" и катапультных кресел "Джемини".
Схема посадки "Аполлона"
В СССР традиционно сажали корабль на сушу. Идеологически система посадки развивает парашютно-реактивную посадку "Восходов". После сброса крышки парашютного контейнера срабатывают последовательно вытяжной, тормозной и основной парашюты (на случай отказа системы установлен запасной). Корабль спускается на одном парашюте, на высоте 5,8 км сбрасывается теплозащитный экран, а на высоте ~1 м срабатывают реактивные двигатели мягкой посадки (ДМП). Система получилась интересная - работа ДМП создает эффектные кадры, но комфортность посадки изменяется в очень широком диапазоне. Если космонавтам везет, то удар о землю практически неощутим. Если нет, то корабль может чувствительно удариться о землю, а если совсем не повезет, то еще и опрокинется на бок.
Схема посадки
Совершенно нормальная работа ДМП
Дно спускаемого аппарата. Три круга сверху - ДМП, еще три - с противоположной стороны
Система аварийного спасения
Любопытно, но, идя разными путями, СССР и США пришли к одинаковой системе спасения. В случае аварии специальный твердотопливный двигатель, стоявший на самом верху ракеты-носителя, отрывал спускаемый аппарат с космонавтами и уносил его в сторону. Посадка производилась штатными средствами спускаемого аппарата. Такая система спасения оказалась самой хорошей из всех использованных вариантов - она простая, надежная и обеспечивает спасение космонавтов на всех этапах выведения. В реальной аварии она применялась один раз и спасла жизни Владимира Титова и Геннадия Стрекалова, унеся спускаемый аппарат от горящей в стартовом сооружении ракеты.
Слева направо САС "Аполлона", САС "Союза", различные версии САС "Союза"
Система терморегуляции
В обоих кораблях использовалась система терморегуляции с теплоносителем и радиаторами. Покрашенные в белый цвет для лучшего излучения тепла радиаторы стояли на сервисных модулях и даже выглядели одинаково:
Средства обеспечения ВКД
И "Аполлоны" и "Союзы" проектировали с учетом возможной необходимости внекорабельной деятельности (выхода в открытый космос). Конструкторские решения также были традиционными для стран - США разгерметизировали весь командный модуль и выходили наружу через стандартный люк, а СССР использовал бытовой отсек в качестве шлюзовой камеры.
ВКД "Аполлона-9"
Система стыковки
И "Союз" и "Аполлон" использовали стыковочное устройство типа "штырь-конус". Поскольку при стыковке активно маневрировал корабль, и на "Союзе" и на "Аполлоне" были установлены штыри. А для программы "Союз-Аполлон", чтобы никому не было обидно, разработали универсальный андрогинный стыковочный агрегат. Андрогинность означала, что могли состыковаться любые два корабля с такими узлами (а не только парные, один со штырем, другой с конусом).
Стыковочный механизм "Аполлона". Он, кстати, использовался и в программе "Союз-Аполлон", с его помощью командный модуль стыковался со шлюзовой камерой
Схема стыковочного механизма "Союза", первая версия
"Союз-19", вид спереди. Хорошо виден стыковочный узел
Кабина и оборудование
По составу оборудования "Аполлон" заметно превосходил "Союз". Прежде всего, в состав оборудования "Аполлона" конструкторы сумели добавить полноценную гиростабилизированную платформу, которая с высокой точностью хранила данные о положении и скорости корабля. Далее, командный модуль имел мощный и гибкий для своего времени компьютер, который при необходимости можно было бы перепрограммировать прямо в полете (и такие случаи известны). Интересной особенностью "Аполлона" было также отдельное рабочее место для астронавигации. Оно использовалось только в космосе и было расположено под ногами астронавтов.
Панель управления, вид с левого кресла
Панель управления. Слева расположены органы управления полетом, по центру - двигателями ориентации, сверху аварийные индикаторы, снизу связь. В правой части индикаторы топлива, водорода и кислорода и управление электропитанием
Несмотря на то, что оборудование "Союза" было проще, оно было самым продвинутым для советских кораблей. На корабле впервые появился бортовой цифровой компьютер, а в состав систем корабля входило оборудование для автоматической стыковки. Впервые в космосе использовались многофункциональные индикаторы на электронно-лучевой трубке.
Панель управления кораблей "Союз"
Система электропитания
"Аполлоны" использовали очень удобную для полетов длительностью 2-3 недели систему - топливные элементы. Водород и кислород, соединяясь, вырабатывали энергию, а полученная вода использовалась экипажем. На "Союзах" в разных версиях стояли разные источники энергии. Были варианты с топливными элементами, а для полета "Союз-Аполлон" на корабле установили солнечные батареи.Заключение
И "Союзы" и "Аполлоны" оказались по-своему очень удачными кораблями. "Аполлоны" успешно слетали к Луне и станции "Скайлэб". А "Союзы" получили крайне долгую и успешную жизнь, став основным кораблем для полетов к орбитальным станциям, с 2011 года они возят на МКС и американских астронавтов, и будут возить их, как минимум, до 2018 года.Но за этот успех была заплачена очень дорогая цена. И "Союз" и "Аполлон" стали первыми кораблями, в которых погибли люди. Что еще печальнее, если бы конструкторы, инженеры и рабочие меньше спешили и после первых успехов не перестали бы бояться космоса, то Комаров, Добровольский, Волков, Пацаев, Гриссом, Уайт и Чеффи
В 1960 году, на заре практического освоения космического пространства, в ОКБ под руководством Сергея Павловича Королёва были сформулированы предложения по созданию средств для орбитальной сборки. Подчеркивалось, в частности, что одна из важнейших задач сближение и сборка космических аппаратов на орбитах искусственных спутников Земли. Отмечалось, что обслуживание постоянно действующих пилотируемых спутников (смена экипажа, доставка продовольствия, специального снаряжения и др.) связано с регулярными сближениями и стыковками на орбите, наработанный в этом деле опыт позволит в случае необходимости успешно осуществлять спасение экипажей пилотируемых спутников и космических кораблей.
Корабли «Восток» и «Восход» выполняли ограниченный круг научно-технических задач, главным образом экспериментально-исследовательских. Новые космические корабли серии «Союз» были предназначены для относительно длительных полетов, маневрирования, сближения и стыковки на околоземных орбитах.
10 марта 1962 года Королёв утверждает технический проспект, озаглавленный «Комплекс сборки космических аппаратов на орбите спутника Земли (тема "Союз")». В этом документе впервые дается обоснование возможности использования модификации космического корабля «Восток-7» с космонавтом-«монтажником» на борту для отработки стыковки и сборки на орбите. Для этого корабль предполагалось снабдить системами сближения и стыковки, а также маршевой ДУ многократного включения и системой микродвигателей причаливания и ориентации. «Восток-7» мог быть использован для сборки на орбите искусственного спутника Земли космической ракеты, состоящей из трех одинаковых ракетных блоков. С помощью такой космической ракеты предлагалось выполнить облет Луны специальным кораблем Л1 с экипажем из одного-трех человек.
Через некоторое время появился второй проспект, озаглавленный «Сборка космических аппаратов на орбите спутника Земли», утвержденный СП. Королёвым 10 мая 1963 года. В нем тема «Союз» звучит уже четко и убедительно. Основной объект документа - комплекс, состоящий из последовательно выводимых и стыкующихся на орбите разгонных блоков кораблей-танкеров для его заправки и «Союз».
В проспекте ставились две основные задачи: отработать стыковку и сборку на орбите и облететь Луну пилотируемым аппаратом. По мнению Королёва, увязка решений по двум этим задачам обеспечивала приоритет СССР в освоении космоса.
В связи с разработкой варианта прямого облета Луны кораблем Л1 программа «Союз» была нацелена на отработку сближения и стыковки космического корабля с последующим переходом членов экипажа из корабля в корабль. Эскизный проект «Союза», подписанный в 1965 году, отражал уже новые тактико-технические требования к кораблю. Отработка «Союза» в беспилотной варианте была начата 28 ноября 1966 года запуском спутника «Космос-133». После неудачной попытки запуска беспилотного «Союза» в декабре 1966 года, окончившейся аварией ракеты-носителя и срабатыванием системы аварийного спасения на старте, 7 февраля 1967 года орбитальный полет с посадкой в Аральское море совершил второй беспилотный «Союз» («Космос-140»).
Первый пилотируемый полет на «Союзе-1» совершил 23-24 апреля 1967 года летчик-космонавт В.М. Комаров, однако из-за отказа парашютных систем при спуске полет окончился катастрофой.
Первая автоматическая стыковка была выполнена 30 сентября 1967 года беспилотными кораблями-спутниками «Космос-186 и -187» и повторена 15 апреля 1968 года кораблями-спутниками «Космос-212» и «Космос-213». После беспилотного полета корабля «Союз» (спутник «Космос-238»), запущенного 28 августа 1968 года, начались регулярные полеты «Союзов».
Фактически задача программы «Союз» - стыковка пилотируемых космических кораблей с переходом космонавтов через космос — была выполнена 16 января 1969 года в ходе полета кораблей «Союз-4 и -5» с космонавтами В.А. Шаталовым, Б.В. Волыновым, А.С. Елисеевым и Е.В. Хруновым. Оставшиеся корабли «Союз» были перенацелены на выполнение технологических экспериментов в групповом полете и длительном полете.
В октябре 1969 года по программе «Союз» состоялся групповой полет трех космических кораблей - «Союз-6», «Союз-7» и «Союз-8» с семью космонавтами на борту. Уже сам факт запуска с одного космодрома с минимальными интервалами трех космических кораблей подряд представлял собой значительное техническое достижение. Большое значение имел полученный в этом эксперименте опыт управления групповым полетом. Слаженно действовала целая система, состоявшая из трех космических кораблей, наземного командно-измерительного комплекса, группы научно-исследовательских судов и спутника связи «Молния-1».
На борту «Союза-6» был проведен уникальный эксперимент - сварка в условиях космоса. Она производилась на специально сконструированной сварочной установке «Вулкан». Сварочный узел «Вулкана» был смонтирован в орбитальном отсеке, а пульт дистанционного управления находился в кабине корабля.
Орбитальный отсек был разгерметизирован, и сварка была выполнена тремя способами: сжатой дугой, электронным лучом и плавящимся электродом. В ходе эксперимента проводились сварка тонколистовой нержавеющей стали и титана, резка нержавеющей стали, титана и алюминия, обработка неметаллических материалов. Затем орбитальный отсек был вновь загерметизирован, космонавты демонтировали установку, перенесли образцы в спускаемый аппарат и впоследствии доставили их на Землю. Успешный эксперимент открыл перспективы для строительных и монтажных работ в космосе.
1 июня 1970 года стартовал новый «Союз» - девятый. Этот полет дал неоценимый материал для дальнейшего развития космонавтики. Особенно ценными были медико-биологические исследования влияния факторов длительного космического полета на организм человека.
Командир корабля А.Г. Николаев, совершивший свой второй космический рейс, и бортинженер В. И. Севастьянов установили тогда мировой рекорд длительности космического полета. Они работали на околоземной орбите 424 часа. Программа полета была насыщена многими экспериментами по автономной навигации в космосе, научными исследованиями околоземного космического пространства.
Корабль «Союз» имеет внушительные размеры. Его длина около 8 метров, наибольший диаметр - около 3 метров, масса перед стартом составляет почти 7 тонн. Все отсеки корабля покрыты снаружи специальным теплоизолирующим «одеялом», защищающим конструкцию и оборудование от перегрева на Солнце и слишком сильного охлаждения в тени.
В корабле три отсека: орбитальный, приборно-агрегатный и спускаемый аппарат. Орбитальный отсек по форме представляет собой две полусферы, соединенные цилиндрической вставкой. На наружной поверхности орбитального отсека установлены большие и малые антенны радиосистем корабля, телекамеры и другое оборудование.
В орбитальном отсеке космонавты работают и отдыхают во время полета по орбите. Здесь размещаются научная аппаратура, спальные места экипажа, различные бытовые устройства. На верхней полусфере отсека шпангоут, на котором установлен стыковочный агрегат, и люк для перехода в корабль, с которым стыкуется «Союз».
Круглый люк соединяет орбитальный отсек со спускаемым аппаратом. «Спускаемый аппарат имеет сегментально-коническую форму, напоминает фару, пишет в своей книге Л. А. Гильберг. - Такая форма при определенном расположении центра тяжести придает аппарату аэродинамическое качество при полете в атмосфере возникает аэродинамическая подъемная сила, которая регулируется разворотом аппарата вокруг продольной оси. Это позволяет осуществить управляемый спуск - снизить перегрузки до 3-4 единиц и существенно повысить точность приземления.
На наружную поверхность спускаемого аппарата нанесено прочное теплозащитное покрытие; нижняя часть аппарата, которая рассекает воздух при спуске и сильнее всего подвержена аэродинамическому нагреву, закрыта особым теплозащитным экраном, который сбрасывается после раскрытия парашюта, чтобы облегчить кабину космонавтов перед приземлением. При этом открываются прикрытые экраном пороховые двигатели мягкой посадки, которые включаются перед самым соприкосновением с Землей и смягчают толчок при посадке.
Спускаемый аппарат имеет два иллюминатора с жаропрочными стеклами, люк, ведущий в орбитальный отсек. Снаружи находится оптический визир, который облегчает космонавтам ориентацию и позволяет наблюдать за другим кораблем при причаливании и стыковке. В нижней части по окружности спускаемого аппарата расположены шесть двигателей системы управления спуском, которые используются при возвращении корабля на Землю. Эти двигатели помогают удерживать спускаемый аппарат в положении, позволяющем использовать его аэродинамические качества.
В верхней части спускаемого аппарата находятся отсеки с основным и запасным парашютами».
Приборно-агрегатный отсек цилиндрической формы с небольшой конической «юбкой» пристыкован к спускаемому аппарату и предназначен для размещения большей части бортовой аппаратуры корабля и его двигательных установок.
Конструктивно отсек разделяется на три секции переходную, приборную и агрегатную. Приборная секция представляет собой герметический цилиндр. В нем находятся радиосвязная и радиотелеметрическая аппаратура, приборы системы ориентации и управления движением, некоторые агрегаты систем терморегулирования и электропитания. Две другие секции не загерметизированы.
В приборно-агрегатном отсеке размещена основная двигательная установка корабля, которая используется для маневрирования на орбите и торможения при спуске.
Она состоит из двух мощных жидкостных ракетных двигателей. Один из них — основной, другой - резервный. С помощью этих двигателей корабль может перейти на другую орбиту, сблизиться с орбитальной станцией или отойти от нее, замедлить движение для перехода на траекторию спуска. После торможения на орбите отсеки корабля отделяются друг от друга. Орбитальный и приборно-агрегатный отсеки сгорают в атмосфере, а спускаемый аппарат приземляется в заданном районе посадки. Когда до Земли остается 9-10 километров, срабатывает парашютная система. Сначала раскрывается тормозной парашют, а затем - основной. На нем аппарат совершает плавный спуск. Непосредственно перед приземлением на высоте одного метра включаются двигатели мягкой посадки.
Система двигателей малой тяги состоит из 14 двигателей причаливания и ориентации и из 8 двигателей для точной ориентации. В приборно-агрегатном отсеке находятся также гидроагрегаты системы терморегулирования, баки с топливом, шаровые баллоны системы наддува исполнительных органов, аккумуляторы системы электропитания. Источником электроэнергии служат также солнечные батареи. Две панели этих батарей полезной площадью около 9 квадратных метров закреплены снаружи на приборно-агрегатном отсеке. На кромках батарей - бортовые огни красного, зеленого и белого цветов, которые помогают ориентироваться при причаливании и стыковке кораблей.
Снаружи установлен и ребристый радиатор-излучатель системы терморегулирования, который позволяет отвести в космос избыточное тепло корабля. На приборно-агрегатном отсеке много антенн - радиотелефонной связи корабля с Землей на коротких и ультракоротких волнах, радиотелеметрической системы, траекторных измерений и датчиков системы ориентации и управления движением.
Опыт применения корабля «Союз» и станций «Салют» показал, что необходимо совершенствовать орбитальные комплексы не только для увеличения длительности работы станций, расширения программ и сферы исследований, но и для увеличения возможностей транспортного корабля, повышения безопасности экипажа, улучшения эксплуатационных характеристик.
Для решения этих задач на базе «Союза» был создан новый корабль - «Союз Т». Оригинальные конструкторские решения позволили увеличить численность экипажа до трех человек. Корабль оснастили новыми бортовыми системами, в том числе вычислительным комплексом, объединенной двигательной установкой, солнечными батареями, системой жизнеобеспечения для автономного полета.
Особое внимание конструкторы уделили высокой надежности и безопасности полета. Корабль позволял вести управление в автоматическом и ручном режимах, включая участок спуска, даже в такой тяжелой расчетной нештатной ситуации, как разгерметизация на орбите спускаемого аппарата. Длительность полета «Союза Т» в составе станции была доведена до 180 суток.
Все эти новые технические решения в полной мере оправдали себя во время полета космонавтов В. Джанибекова и В. Савиных к «Салюту-7», находившемуся в свободном дрейфе. После стыковки корабль своими ресурсами дал возможность экипажу провести восстановительный ремонт станции. Другим не менее ярким примером служит перелет космонавтов Л. Кизима и В. Соловьева со станции «Мир» на «Салют-7» и обратно с грузом массой до 400 килограммов.
Дальнейшее развитие космической программы с целью создания постоянно действующего орбитального комплекса потребовало усовершенствования корабля «Союз Т». Перед разработчиками стояла задача обеспечить совместимость корабля со станцией «Мир», повысить его энергетические возможности и усовершенствовать бортовые системы.
Как пишет И. Минюк в журнале «Авиация и космонавтика»: «Необходимость повышения энергетики космических транспортных средств обусловлена тем, что корабль "Союз Т" обеспечивал доставку экипажа из трех человек только на орбиту высотой порядка 300 километров. А ведь устойчивая орбита станции лежит выше 350 километров.
Выход был найден за счет снижения «сухой» массы корабля, применения для парашютных систем более легкого высокопрочного материала и новой двигательной установки системы аварийного спасения. Это позволило довести высоту- стыковки трехместного корабля "Союз ТМ" со станцией «Мир» до 350—400 километров и увеличить массу доставляемого груза.
Одновременно шло совершенствование его бортовых систем, в том числе радиосвязи для переговоров экипажа с Землей, измерителей угловых скоростей, двигательной установки с секционированным хранением запасов топлива, а также теплозащитной одежды космонавтов. Необходимо отметить, что "Союз ТМ" в составе орбитального комплекса может резервировать некоторые функции станции. Так, он в состоянии проводить необходимую ее ориентацию и подъем орбиты, осуществлять электропитание, а его система терморегулирования способна сбросить избыток тепла, образовавшегося на орбитальном комплексе».
На базе «Союза» создан еще один космический аппарат, обеспечивающий функционирование долговременных орбитальных станций, - это «Прогресс». Так назван
одноразовый автоматический грузовой транспортный космический корабль. Его масса после заправки и загрузки — немного более 7 тонн.
Автоматический грузовой космический корабль «Прогресс» предназначен для доставки на орбитальные станции «Салют» различных грузов и топлива для дозаправки двигательной установки станции.
Хотя он во многом напоминает «Союз», в его конструкции имеются и существенные отличия. Этот корабль тоже состоит из трех отсеков, но их назначение и. следовательно, конструкция иные. Грузовой корабль не должен возвращаться на Землю. Естественно, в его составе нет и спускаемого аппарата. После выполнения своей функции он отстыковывается от орбитальной станции, соответствующим образом ориентируется, включается тормозной двигатель, аппарат входит в плотные слои атмосферы над расчетным районом Тихого океана и прекращает существование.
Вместо спускаемого аппарата имеется отсек для перевозки топлива - горючего и окислителя, а орбитальный отсек в «Прогрессе» превратился в грузовой. В нем на орбиту доставляют запасы пищи и воды, научную аппаратуру, сменные блоки различных систем орбитальной станции. Весь этот груз весит более двух тонн.
Приборно-агрегатный отсек «Прогресса» похож на аналогичный отсек корабля «Союз». Но и в нем есть некоторые различия. Ведь «Прогресс» - корабль автоматический, и поэтому здесь все системы и агрегаты работают только самостоятельно или по командам с Земли.
Пилотируемые грузовые корабли постоянно совершенствуются. С 1987 года космонавты доставляются на орбитальные станции и возвращаются на Землю на модифицированном корабле «Союз ТМ». Модифицирован и грузовой «Прогресс».
23 апреля 1968 г. ракетой-носителем 11А511 был выведен на околоземную орбиту новый космический корабль 7К-ОК, получивший название «Союз». Корабль пилотировал летчик-космонавт СССР, Герой Советского Союза Владимир Комаров. В ходе полета выявилось много отказов из-за несовершенства конструкции, что послужило причиной сокращения программы. А 24 апреля, во время спуска с орбиты, произошла катастрофа - отказала система спасения спускаемого аппарата. Он разбился от удара о землю, и космонавт, к сожалению, погиб. Это была первая жертва пилотируемой космонавтики.
Так трагически начиналась судьба нового космического корабля.
В дальнейшем упорным трудом разработчиков и испытателей космический корабль и его ракета-носитель неоднократно совершенствовались и были доведены до высокой степени надежности. Созданы новые модификации космических кораблей - это «Союз Т» и «Союз ТМ», а также ракеты-носите-ли для них- «Союз У» и «Союз У-2». Они предназначались для пилотируемых полетов по программам долговременных орбитальных станций «Салют» и «Мир», а также советско-американской программы «Союз-Аполлон», в ходе выполнения которой состоялся первый полет международного экипажа. В настоящее время космический корабль и ракета-носитель служат для обеспечения международной космической станции.
Предлагаем чертежи ракеты-носителя «Союз У-2», которая 18 мая 1991 г. вывела на околоземную орбиту космический корабль «Союз ТМ-12», совершавший полет к космической станции «Мир». В состав международного экипажа входили два космонавта СССР Анатолий Арцебарский, Сергей Крикалев и англичанка Хелен Шарман. Эта ракета послужила Александру Левых прототипом для создания в лаборатории ракетно-космического моделизма Московского городского дворца детского (юношеского) творчества ее модели-копии и помогла стать ему чемпионом России, Европы и мира.
История ракеты-носителя (РН) «Союз» началась в 1960 г., когда в ОКБ-1 под руководством главного конструктора ракетно-космических систем С.П.Королева приступили к разработке четырехступенчатой РН, позже получившей название «Молния». Эта ракета-носитель должна была решать широкий круг задач: от запуска межпланетных станций до вывода на околоземные орбиты телекоммуникационных искусственных спутников Земли. Ее трехступенчатый вариант, получивший индекс 11А57, предназначался для вывода на околоземные орбиты тяжелых разведывательных кораблей-спутников «Зенит-4».
Базой для РН 11А57 стала знаменитая королевская «семерка». Вновь разработанная мощная 3-я ступень - ракетный блок (РБ) И - имела диаметр 2,66 м и длину по корпусу 6,745 м. Основой для нее послужили конструкция и двигатель 2-й ступени межконтинентальной баллистической ракеты Р-9. Ее четырехкамерный жидкостный ракетный двигатель (ЖРД) РД-0110 «открытой» схемы с тягой 30 т работал на жидком кислороде и керосине, как и обе нижние ступени, и имел удельный импульс 330 с. Двигатель разработан воронежским КБ под руководством главного конструктора С.А.Косберга.
Блок И состоял из сферического бака горючего, приборного отсека, бака окислителя и хвостового отсека. Особенности его конструкции позволили заметно снизить массу. Двигатель без традиционной силовой рамы крепился к днищу бака окислителя, а хвостовой отсек был отделяемым. Управление полетом производилось четырьмя рулевыми соплами, через которые выпускался отработанный газ из турбонасосного агрегата ЖРД. Разделение 2-й и 3-й ступеней происходило по «горячей схеме» (то есть при работе двигателя 2-й ступени), а через 5- 10 с сбрасывался и хвостовой отсек блока И, разделяющийся на три секции. Трехступенчатый носитель позволял выводить на околоземные орбиты полезный груз массой до 5,9 т. С его помощью запущены первые многоместные корабли-спутники «Восход» и «Восход-2». При полете последнего, в марте 1965 г., космонавт Алексей Архипович Леонов впервые в мире вышел в космическое пространство.
В марте 1963 г. в ОКБ-1 был завершен эскизный проект комплекса сборки и маневрирования на орбите, одна из целей которого- пилотируемый полет к Луне. В состав комплекса входили: космический корабль 7К, заправляемая на орбите космическая ракета 9К и танкер-заправщик 11 К. Для выведения их на околоземные орбиты предполагалось создать на базе РН 11А57 новый носитель 11А511. В дальнейшем схема комплекса неоднократно видоизменялась и в итоге трансформировалась в современную, состоящую из орбитальной станции, пилотируемого («Союз») и транспортного («Прогресс») кораблей.
Пилотируемый корабль 7К-ОК состоял из трех частей. Спереди располагался бытовой отсек (БО) со стыковочным узлом и переходным люком. За ним - спускаемый аппарат (СА), служивший кабиной космонавтов. Далее - приборно-агрегатный отсек, в котором размещались приборы управления, баки с топливом и корректирующая двигательная установка корабля, предназначенная для изменения траектории полета, причаливания и торможения при спуске на землю. Стартовая масса корабля составляла от 6,46 до 6,56 т.
У ракеты-носителя 11А511 (по сравнению с 11А57) увеличилась до 6,5 т масса выводимого полезного груза и изменилась система аварийного спасения. Для этого ракета запускалась с наклонением 51,5 градуса к плоскости экватора, использовалась облегченная до 150 кг система телеизмерений и осуществлялся индивидуальный подбор двигателей для центральных блоков с удельным импульсом не менее 252 с у земли и 315 с в пустоте. Конструктивные доработки носителя были минимальны - изменены стыковочный узел 3-й ступени (блок И) с полезным грузом и форма головного обтекателя (ГО).
Ракета-носитель 11А511 состояла из пакета ракетных блоков 1 -й и 2-й ступеней, 3-й ступени (блока И) и космического корабля 7К-ОК, закрытого на активном участке головным обтекателем, на вершине которого располагалась двигательная установка системы аварийного спасения (ДУ САС). Длина РН составляла 49,913 м, стартовая масса - 309 т. Размах по аэродинамическим рулям - 10,412 м.
САС предназначалась для спасения экипажа во время выведения КК на орбиту. На первом участке полета, от момента старта до сброса ДУ САС и ГО, предусмотрен увод от аварийной ракеты отделяемого головного блока (ОГБ). В его состав входит ДУ САС и верхняя часть головного обтекателя, внутри которого размещена уводимая часть корабля (БО и СА). На обтекателе смонтированы четыре решетчатых стабилизатора, раскрывающихся при отделении ОГБ. Приведение САС в действие, когда РН находится на Стартовом комплексе, производится по команде с пункта управления запуском, а во время полета - автоматически. На первом участке САС действует следующим образом: при подаче команды отделяется СА от приборно-агре-гатного отсека и верхней части динамического обтекателя, раскрываются замки консолей решетчатого стабилизатора, который обеспечивает аэродинамическую стабилизацию полета, затем срабатывает основной двигатель ДУ САС, который уводит ОГБ на безопасное расстояние (около 1 км). Там СА отделяется от ОГБ, и вводится в действие его парашютная система.
ДУ САС представляет собой комбинацию из трех ракетных двигателей твердого топлива (РДТТ): основного двигателя, двигателя увода, который уводит ДУ САС от ракеты-носителя в момент Штатного отделения от головного обтекателя, и двигателя склонения, предназначенного для увода ДУ САС в сторону от направления полета РН.
Летные испытания корабля «Союз» начались 28 ноября 1966 г. Программа завершилась к концу 1971 г. За этот период было 19 пусков (один из которых оказался неудачным). По традиции название корабля перешло и к ракете-носителю.
1 -двигательная установка системы аварийного спасения; 2-головной обтекатель; 3 - решетчатый стабилизатор; 4 - переходник; 5 - бак горючего блока И; 6,24 - антенны; 7 - бак окислителя блока И; 8 - сбрасываемый хвостовой отсек блока И; 9 - ферма-переходник; 10 - приборный отсек блока Л; 11 - бак окислителя блока Л; 12 - кронштейн; 13 - силовой конус; 14 - бак окислителя бокового блока; 15 - бак горючего блока А; 16 - бак горючего бокового блока; 17 - стяжные стержни; 18 - хвостовой отсек блока Л; 19-хвостовой отсек бокового блока; 20 - аэродинамический руль; 21 - двигатель РД-108; 22 - двигатель РД-107; 23 - двигатель РД-0110; XVI - заклепочный шов (заклепки с потайной головкой); XVII- заклепочный шов (заклепки с полусферической головкой); XVIII- шов точечной сварки; XIX - сварной шов
Во второй половине 1969 г. в связи с развертыванием работ по созданию долговременной орбитальной станции ДОС-7К (позднее названной «Салют») началась разработка транспортного корабля «Союз», получившего обозначение 7К-Т. Его стартовая масса была увеличена до 6,7 т. Беспилотные запуски этого варианта корабля не проводились. Этап летно-конструкторских испытаний совместили с началом эксплуатации корабля в составе ДОС «Салют». Первый полет состоялся 23-25 апреля 1971 г. (КК «Союз-10»), Второй полет проходил 6-30 июля того же года (КК «Союз-11», экипаж: летчики-космонавты Георгий Добровольский, Владислав Волков и Виктор Пацаев). При спуске, в момент разделения отсеков, произошла - разгерметизация корабля, повлекшая гибель экипажа. Катастрофа потребовала внесения ряда изменений в конструкцию корабля, в первую очередь в средства спасения космонавтов (летные скафандры с системой жизнеобеспечения). Это уменьшило экипаж до двух человек и увеличило стартовую массу корабля до 6,8 т.
С начала 70-х годов начались работы по следующей модификации КК «Союз», которая должна была позволить вернуться к экипажу из трех человек. Для нее приняли обозначение 7К-СТ, а в дальнейшем - наименование «Союз Т». Стартовая масса корабля возросла до 6,83 т. Это потребовало продолжить работы по дальнейшему совершенствованию и унификации ракет-носителей в самарском КБ «Прогресс» под руководством главного конструктора Д.И.Козлова, которые завершились созданием унифицированного носителя «Союз У» (индекс 11А511У), эксплуатирующегося и в настоящее время. Создание нового носителя позволило существенно сократить номенклатуру ракетных блоков.
В 1972 г. начались работы по реализации международной космической программы «Союз-Аполлон» (Программа ЭПАС). Для нее разрабатывалась модификация КК «Союз», получившая обозначение 7К-М. Для выведения на орбиту было решено использовать РН «Союз У» с новой ДУ САС. Спасение экипажа от момента сброса ДУ САС до сброса ГО обеспечивалось установкой под обтекателем четырех РДТТ. Испытания КК 7К-М с новым носителем начались с полета в автомагическом режиме 3 апреля 1974 г. и завершились в том же году полетом КК «Союз-16» со 2 по 8 декабря. А 15 июля 1975 г. стартовал «Союэ-19», который 17 июля успешно состыковался с американским «Аполлоном».
Летно-конструкторские испытания КК 7К-СТ, начатые 6 августа 1974 г., были завершены пилотируемым полетом КК «Союз Т-3» с 27 ноября по 10 декабря 1989 г. Корабли серии «Союз Т» эксплуатировались в составе орбитальных станций «Салют-6, «Салют-7» и «Мир» с марта 1981 по июль 1986 г. В этот период было 13 пилотируемых пусков. При запуске «Союза Т» в сентябре 1983 г. произошла авария РН 11А511У на стартовом комплексе и САС обеспечила спасение экипажа.
Дальнейшая модернизация корабля «Союз Т» привела к созданию очередной модификации 7К-СТМ («Союз ТМ»), стартовая масса которой достигла 7,07 т. Это связано с совершенствованием орбитальных станций и, в частности, с тем, что для них предусматривалась возможность увеличения наклонения орбиты до 65 градусов. Стало необходимым компенсировать потерю 330-350 кг выводимого ракетой-носителем груза. Задача могла быть решена только комбинированным путем: во-первых, за счет повышения возможностей РН, а во-вторых, за счет снижения массы корабля.
В 1984 г. закончились работы по усовершенствованию РН «Союз У». Модернизированная ракета получила название «Союз У-2» (индекс 11А511У-2). Главным ее отличием было использование в центральном блоке вместо керосина синтетического углеводородного горючего «циклин». Его применение позволило достичь более полного сгорания топлива и увеличить удельный импульс двигателя центрального блока на 2-3 с. Это, наряду с некоторыми другими доработками, связанными с модернизацией и уменьшением массы аппаратуры управления, позволило увеличить массу полезного груза до требуемой величины.
Возросшее тепловое воздействие на боковые блоки заставило увеличить размеры теплозащиты на них. Для кораблей «Союз ТМ» была создана новая ДУ САС, имевшая уменьшенный диаметр, что улучшило аэродинамические характеристики ОГБ САС и снизило массу балансировочного груза. Наружную поверхность верхней части головного обтекателя покрыли теплоизоляцией для защиты от воздействия реактивной струи, истекающей из сопел ДУ САС. Важно изменение времени сброса ДУ САС со 160-й на 115-ю секунду полета, что позволило увеличить полезный груз и совместить районы ее падения с боковыми блоками. Летные испытания КК «Союз ТМ» в беспилотном режиме начались 21 мая 1986 г., а пилотируемые полеты -17 февраля 1987 г.
РН «Союз У-2» состоит из пакета ракетных блоков 11С59-2, образованного блоком А 2-й ступени и блоками Б, В, Г и Д 1 -й ступени; 3-й ступени (ракетного блока И 11С510) и сборочно-защитного блока 11С517АЗ, состоящего из ДУ САС, головного обтекателя и переходного отсека. Космический корабль «Союз ТМ» монтируется на переходном отсеке. Сверху он закрывается сборочно-защитным блоком. Длина носителя с КК «Союз ТМ» - 51,316 м, размах по аэродинамическим рулям - 10,303 м, стартовая масса 310 т.
Циклограмма выведения выглядит следующим образом: контакт подъема - 0-я с, сброс ДУ САС -115-я с, отделение блоков 1-й ступени -118-я с, сброс динамического обтекателя - 166-я с, отделение центрального блока-297-я с, сброс хвостового отсека РБ И -305-я с, отделение КК - 541-я с.
В настоящее время РН «Союз У-2» не используется, так как синтетическое горючее весьма дорого, а задачу по выводу КК «Союз ТМ» на орбиты с наклонением 51,5 градуса можно решать, используя носитель «Союз У». В его состав входят пакет 11С59 и верхние блоки, аналогичные «Союз У-2». Размеры комплекса РН «Союз У» - КК «Союз ТМ» такие же, как у РН «Союз У-2», а стартовая масса - 309,7 т.
Сейчас ведутся работы по дальнейшей модернизации РН «Союз» по программе «Русь». Ее задача -повысить энергетические возможности РН для проведения пилотируемых полетов с космодрома Плесецк. Программа состоит из нескольких этапов. На первом предусматривается заменить устаревшую аналоговую систему управления на цифровую с бортовой ЭВМ. Это уменьшит массу аппаратуры управления и повысит ее надежность.
На втором этапе намечается провести модернизацию маршевых ЖРД РД-107 и РД-108 центрального и боковых ракетных блоков. В частности, в камере сгорания заменить головку устаревшей конструкции с 650-ю центробежными форсунками на новую, с 1000-ю струйными форсунками. Эта замена улучшит процессы смешения и горения компонентов топлива в камерах сгорания двигателей, что, в свою очередь, уменьшит пульсации давления и увеличит на несколько единиц удельную тягу. Название модернизированных двигателей - РД-107А и РД-108 А, а модификации РН -«Союз ФГ».
Третий этап предполагает создание усовершенствованного ракетного блока И при сохранении его геометрических размеров. Основой модификации станет новый ЖРД РД-0124 «замкнутой» схемы. Ее применение и улучшенный процесс горения, достигнутый за счет изменения соотношения горючего и окислителя, позволят увеличить удельный импульс на 33 с по сравнению с базовым вариантом двигателя РД-0110. Изменение соотношения компонентов приведет к уменьшению объема бака горючего, нижнее днище которого станет чечевицеобразным. Ракету-носитель со всеми планируемыми модификациями назвали «Союз-2». Она позволит запускать пилотируемые корабли с космодрома Плесецк. Ее летные испытания должны начаться в скором будущем.
Четвертый этап программы «Русь» предполагает глубокую модификацию РН «Союз». Это будет создание практически новой РН с еще более высокими энергетическими возможностями, проект которой уже получил название «Аврора». Он базируется на использовании в центральном блоке мощного ЖРД НК-33 с тягой 150 т, созданного 30 лет назад в ОКБ под руководством главного конструктора Н.Д.Кузнецова для лунной ракеты-носителя Н-1. Его применение потребует перераспределения топлива по ступеням. Диаметры топливных баков центрального блока предполагается увеличить на 0,61 м при сохранении их длины. Боковые блоки останутся без изменения. Это позволит с минимальными переделками использовать конструкцию существующего стартового комплекса РН на базе «семерки». Предстоит создать новую конструкцию 3-й ступени, диаметр которой увеличится до 3,5 м.
Трехступенчатый вариант нового носителя сможет при запуске с космодрома Байконур выводить на низкие орбиты полезный груз массой 10,6 т. А в четырехступенчатом варианте, с разгонным блоком «Корвет», запускать на геостационарную орбиту полезный груз в 1,6 т. В прошлом году между Россией и Францией подписано межправительственное соглашение о строительстве на космодроме Куру (Французская Гвиана) стартового комплекса для ракет-носителей на базе «семерки». Также существует проект строительства космодрома на острове Рождества, расположенного в Индийском океане. В случае реализации любого из проектов новая РН сможет выводить на низкие орбиты груз массой 12 т, а на геостационарные-2,1 т.
В.МИНАКОВ,инженер
Заметили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter , чтобы сообщить нам.
Есть такие люди, книги, фильмы, которые мотивируют. Часто встречается сюжет, когда у героя поначалу что-то не получается, но он потом достигает большого успеха позже или в другой области. История техники тоже может мотивировать. Корабль «Союз», который изначально создавался для лунной программы, не возил людей к Луне. Первые полеты тоже не шли идеально - миссии срывались, происходили аварии, даже гибли люди. Но появлялись новые модификации, корабль становился все лучше, и сейчас он является самым надежным и безопасным пилотируемым кораблем и уже скоро побьет рекорд Спейс Шаттла в 135 полетов и станет еще и больше всего летавшим кораблем. И не факт, что в будущем найдутся корабли, которые смогут обогнать его по длительности программы - первый беспилотный полет «Союза» состоялся без малого 50 лет назад.
Имена и индексы
Началом работ над тем, из чего вырос корабль «Союз», называют 1962 год. Новый корабль разрабатывался для облета Луны. Но индексы и названия корабля в разных источниках разные - «Север», 5К, программа «А», 7К.
Несмотря на различие индексов и названий, на рисунках уже вполне узнаваемы «фара» спускаемого аппарата «Союза» и цилиндрический приборно-агрегатный отсек с системой терморегуляции. Необычная форма спускаемого аппарата была нужна для Луны. Если «шарик» «Востоков», на которых летали первые космонавты, тормозил в атмосфере при спуске с околоземной с орбиты с перегрузкой ~9 «же», то при возвращении с Луны баллистический спуск привел бы к перегрузке больше 12 «же». К тому же, неуправляемый спуск требовал очень маленького коридора входа - на несколько километров выше, и корабль бы отскочил от атмосферы, на несколько километров ниже - и корабль сгорает с перегрузкой больше 20 «же». И, наконец, район посадки получался очень большим, что затрудняло и удорожало поиски. А «фара» создавала подъемную силу, позволяя управлять процессом торможения, увеличивая допустимую ошибку перегрузки в коридоре входа в атмосферу, снижая перегрузки и уменьшая район поиска.
Спешка
Если на 1962 год СССР лидировал в космической гонке, то к 1965 году уже США стали вырываться вперед. В конце 1965 года «Джемини-6А» сблизился с «Джемини-7», и, хоть формально стыковка не состоялась, было очевидно, что американцы вплотную приблизились к этой задаче. А новый советский корабль, умеющий маневрировать и стыковаться и получивший в итоге индекс 7К-ОК, все еще не был готов. В начале 1966 года внезапно умер С.П. Королев, а заменившему его Василию Мишину не хватало чего-то, чтобы жестко держать программу на рельсах. Началась спешка. В первом беспилотном пуске «Космос-133» практически сразу потратил топливо на двигатели ориентации. Штатное торможение не получилось, в ЦУПе сумели затормозить корабль последовательностью коротких импульсов, но бдительная система подрыва посчитала, что корабль может промахнуться мимо территории СССР, и уничтожила его. Следующий беспилотный «Союз» даже не получил названия - из-за отсутствия зажигания в одной из камер сгорания ракета не стартовала, а система аварийного спасения, для которой забыли учесть вращение Земли, «спасла» исправный корабль. Следующий беспилотный «Союз» - «Космос-140» не смог полноценно выполнить программу испытаний, растратил топливо, а при посадке в его днище прогорела дыра, и корабль утонул в Аральском море.
Казалось бы, надо устранять замечания, запуская беспилотные корабли. Но следующий пуск был запланирован пилотируемым, причем по очень амбициозной программе. В первом же пуске планировалась стыковка двух пилотируемых кораблей с переходом космонавтов между ними через открытый космос. 23 апреля 1967 года стартовал «Союз-1» с Владимиром Комаровым... Нераскрывшаяся солнечная панель поставила крест на программе полета, Комаров с большим трудом, вручную, сориентировал корабль на торможение, но все это было впустую. При посадке отказала парашютная система, и Владимир Комаров погиб. 18 месяцев ушло на исправление ошибок, и шесть беспилотных кораблей были использованы на испытательных полетах.
7К-ОК
В октябре 1968 года в космос отправился «Союз-3» с космонавтом Георгием Береговым. Амбициозная до авантюрности ручная стыковка на ночной стороне не получилась. Проявилась слабость нового корабля - двигатели причаливания и ориентации (ДПО), работающие на перекиси водорода, имели очень маленький запас топлива. Резерва на ошибки людей и техники не было.
ДПО «Союз-19», такие же как и на более ранних кораблях
Первым пилотируемым успехом «Союза» стал полет «Союза-4» и «Союза-5». Впервые состыковались два пилотируемых корабля (американцы использовали специальную беспилотную мишень), что позволило советским СМИ заявить о создании первой космической станции. Случайность, но будущие успехи «Союза» будут связаны именно с ними. А еще в том полете корабль показал себя с лучшей стороны. Авария на «Союз-5», из-за которой он вошел в атмосферу задом наперед, не привела к гибели космонавта. Запасов прочности хватило, чтобы выдержать время, пока приборно-агрегатный отсек, который не отделился штатно, отгорел и отвалился под напором атмосферы. А затем спускаемый аппарат развернулся в правильное положение по принципу «ваньки-встаньки».
Сохранились уникальные съемки интерьера и внешнего вида кораблей.
В исходном варианте 7К-ОК «Союзы» летали до индекса 9.
Менее удачно шли дела у лунного варианта. С 1967 по 1970 год было произведено 14 пусков. Сначала корабль запускали на высокоэллиптическую орбиту, проверяя возможность вернуться с Луны в принципе, затем, с «Зонда-5», 7К-Л1 стали облетать Луну. На «Зонде-5» к Луне успешно слетали и вернулись живыми черепахи, дрозофилы и хрущаки. В последующих кораблях случались аварии, которые бы угрожали жизни космонавтам, если бы они находились на борту. Да и смысл в лунной гонке после победы американцев исчезал. Программу закрыли. Что любопытно, в качестве ракеты-носителя должен был использоваться «Протон», и сохранились необычно выглядящие фотографии «Протона» с системой спасения для пилотируемых полетов.
После успеха американцев с Луной СССР решил ответить асимметрично, сфокусировавшись на орбитальных станциях. Для этого разработали «транспортную» модификацию 7К-Т, которая отличалась от базовой, главным образом, наличием стыковочного устройства с люком, чтобы космонавтам не пришлось переходить в орбитальную станцию через открытый космос. «Союз-10» сумел состыковаться, но люк открыть не получилось. Первым экипажем первой долговременной орбитальной станции стали Добровольский, Волков, Пацаев на «Союз-11». Но при возвращении из-за самопроизвольного открытия в космосе дыхательного клапана космонавты без скафандров погибли. Программа полетов была остановлена на 27 месяцев, а «Союз» 7К-Т стал заметно другим аппаратом. Прежде всего, космонавты стали летать в скафандрах. Дополнительный вес и аварийный запас кислорода привел к тому, что корабль из трехместного стал двухместным. Из-за других доработок корабль еще потяжелел, поэтому солнечные батареи сняли, а на двое суток полета к станции хватало аккумуляторов.
Корабли этой модификации летали аж до 1986 года. Одним из таких кораблей был «Союз-35», для которого есть 360° панорама . Очень интересно смотреть на старые приборы.
7К-ТМ
Политическое решение о совместном полете СССР-США «Союз-Аполлон» стало задачей государственной важности в СССР. И если США использовали штатный «Аполлон», то в СССР была создана целая специальная модификация «Союза». На корабль вернули солнечные батареи, ресурс автономного полета был увеличен с 3 до 7 дней, для стыковки разработали новый стыковочный агрегат АПАС. Кроме «Космосов», которыми обозначали беспилотные испытательные полеты, модификацию 7К-ТМ проверили в пилотируемом полете «Союз-16». А после успешного полета «Союза-19» с «Аполлоном» запасной корабль догрузили научной аппаратурой и отправили в автономный полет как «Союз-22».
7К-С, 7К-СТ
Для «Союза» параллельно разрабатывались . В именно военном виде они так и не слетали, но серьезные улучшения, которые для них разрабатывались, привели к появлению новой модификации корабля - 7К-С и 7К-СТ, которые официально обозначались как «Союз-Т». На корабле появилась бортовая цифровая вычислительная машина «Аргон-16», солнечные батареи вернули, а экипаж сумели увеличить до трех человек.
Новая приборная доска
«Союзы» с индексом -Т летали к «Салютам» −6 и −7 в начале 80-х.
Для новой многомодульной станции «Мир» сделали новую модификацию «Союза». Наконец-то корабль лишился большого своего недостатка - двигателей причаливания и ориентации на перекиси водорода. В новой двигательной установке ДПО и маршевый двигатель работали на гептиле/амиле из одних и тех же баков. Благодаря этому смогли убрать резервный двигатель - в случае отказа основного маршевого двигателя корабль мог вернуться на Землю, тормозя на ДПО. А топлива хватало на то, чтобы исправить ошибку людей или техники. Новая система сближения и стыковки «Курс» избавила орбитальную станцию от необходимости поворачиваться при сближении корабля. Кроме этого снизили массу парашютов, усовершенствовали двигатели мягкой посадки и систему спасения.
Это «Союз ТМА», но новые антенны и другая корма с новым двигателем такие же
Косметические изменения кабины - шкалы теперь не механические, а электронные
Союзы ТМ летали с середины 80-х по 2002 год.
Привыкшие к простору шаттлов американцы сильно удивлялись ограничениям на рост наших космонавтов. Лишить большую часть американского отряда астронавтов возможности полететь на МКС было как-то неправильно, поэтому пришлось разрабатывать новую модификацию корабля. В новый «Антропометрический» «Союз» смогли поместиться гораздо более крупные астронавты. Другие доработки были небольшими.
Корабли этой модификации летали с 2002 по 2010 годы.
ТМА-М
К 2010 году стало ясно, что настала пора обновить электронную начинку. Бортовой компьютер массой в центнер - это как-то уже слишком. Сказано - сделано, в модификации ТМА-М массу компьютера и еще нескольких приборов уменьшили вдвое. Энергопотребление также снизилось.
Ну и, наконец, последняя по времени, и похоже, финальная модификация МС. Новая связь без единого разрыва , еще более надежные двигатели причаливания и ориентации, модная светодиодная фара, улучшенная противометеоритная защита, увеличенные солнечные панели, дополнительные батареи.
Дополнительная информация
11 сентября 2013 года при возвращении космонавтов с Международной космической станции (МКС) космического корабля "Союз ТМА-08М". Часть пути космонавты "летели на ощупь". В частности, экипаж не получал параметров о своей высоте и только по докладам спасательной службы узнавал, на какой высоте находится.
27 мая 2009 года с космодрома Байконур был осуществлен запуск космического корабля "Союз ТМА-15". На борту корабля находились российский космонавт Роман Романенко, астронавт Европейского космического агентства Франк Де Винн и астронавт Канадского космического агентства Роберт Тирск. Во время полета внутри пилотируемого корабля "Союз ТМА-15" возникли проблемы с регулированием температуры , которые были устранены с помощью системы терморегулирования. На самочувствие экипажа инцидент не повлиял. 29 мая 2009 года корабль произвел стыковку с МКС.
14 августа 1997 года при посадке "Союза ТМ-25" с экипажем ЭО-23 (Василий Циблиев и Александр Лазуткин) преждевременно, на высоте 5.8 км, сработали двигатели мягкой посадки . По этой причине посадка СА была жесткой (скорость приземления составила 7.5 м/с), но космонавты не пострадали.
14 января 1994 года после расстыковки "Союза ТМ-17" с экипажем ЭО-14 (Василий Циблиев и Александр Серебров) во время облета комплекса "Мир" произошло нерасчетное сближение и столкновение корабля со станцией. ЧП обошлось без серьезных последствий.
20 апреля 1983 года с 1-й площадки космодрома Байконур стартовал космический корабль "Союз Т-8" с космонавтами Владимиром Титовым, Геннадием Стрекаловым и Александром Серебровым на борту. Для командира корабля Титова это была первая командировка на орбиту. Экипажу предстояло несколько месяцев проработать на борту станции "Салют-7", провести множество исследований и экспериментов. Однако космонавтов поджидала неудача. Из-за нераскрытия на корабле антенны системы сближения и стыковки "Игла" экипажу не удалось пристыковать корабль к станции, и 22 апреля "Союз Т-8" совершил посадку на Землю.
10 апреля 1979 года стартовал КК "Союз-33" с экипажем в составе Николая Рукавишникова и болгарина Георгия Иванова. При сближении со станцией отказал основной двигатель корабля. Причиной аварии стал газогенератор, питающий турбонасосный агрегат. Он взорвался повредив резервный двигатель. При выдаче (12 апреля) тормозного импульса резервный двигатель работал с недобором тяги, и импульс был выдан не полностью. Однако СА благополучно осуществил посадку, хотя и со значительным перелетом.
9 октября 1977 года был произведен запуск КК "Союз-25", пилотируемого космонавтами Владимиром Ковалёнком и Валерием Рюминым. Программа полета предусматривала стыковку с ДОС "Салют-6", которая была выведена на орбиту 29 сентября 1977 года. Из-за возникшей нештатной ситуации, стыковку со станцией с первого раза выполнить не удалось. Вторая попытка тоже была неудачной. И после третьей попытки корабль, коснувшись станции и оттолкнувшись пружинными толкателями, отошел на 8-10 м и завис. Топливо в основной системе кончилось полностью, и отойти подальше с помощью двигателей было уже невозможно. Возникла вероятность столкновения корабля и станции, однако через несколько витков они разошлись на безопасное расстояние. Топливо для выдачи тормозного импульса впервые взято из резервного бака. Истинную причину неудачи стыковки установить так и не удалось. Вероятнее всего, имел место дефект стыковочного узла "Союза-25" (исправность стыковочного узла станции подтверждается последующими стыковками с КК "Союз"), но он сгорел в атмосфере.
15 октября 1976 года в ходе полета КК "Союз-23" с экипажем в составе Вячеслава Зудова и Валерия Рождественского была предпринята попытка стыковки с ДОС "Салют-5". Из-за нерасчетного режима работы системы управления сближением стыковка была отменена и принято решение о досрочном возвращении космонавтов на Землю. 16 октября СА корабля приводнился на поверхность озера Тенгиз, покрытую кусками льда при окружающей температуре —20 градусов по Цельсию. Соленая вода попала на контакты внешних разъемов, часть которых оставалась под напряжением. Это привело к образованию ложных цепей и прохождению команды на отстрел крышки контейнера запасной парашютной системы . Парашют вышел из отсека, намок и перевернул корабль. Выходной люк оказался в воде, и космонавты чуть не погибли. Их спасли пилоты поискового вертолета, которые в трудных метеоусловиях смогли обнаружить СА и, зацепив его тросом, волоком дотащить до берега.
5 апреля 1975 года был произведен запуск корабля "Союз" (7К-Т №39) с космонавтами Василием Лазаревым и Олегом Макаровым на борту. Программой полета предусматривалась стыковка с ДОС "Салют-4" и работа на ее борту в течение 30 суток. Однако из-за аварии во время включения третьей ступени ракеты корабль на орбиту не вышел. "Союз" совершил суборбитальный полет, приземлившись на горном склоне в безлюдном районе Алтая невдалеке от государственной границы с Китаем и Монголией. Утром 6 апреля 1975 года Лазарев и Макаров были эвакуированы с места посадки на вертолете.
30 июня 1971 года во время возвращения на Землю экипажа космического корабля "Союз 11" из-за преждевременного раскрытия клапана дыхательной вентиляции произошла разгерметизация спускаемого аппарата , что привело к резкому понижению давления в модуле экипажа. В результате аварии все находившиеся на борту космонавты погибли. Экипаж корабля, стартовавшего с космодрома Байконур, состоял из трех человек: командир корабля Георгий Добровольский, инженер исследователь Виктор Пацаев и бортинженер Владислав Волков. Во время полета был установлен новый на тот момент рекорд, продолжительность нахождения экипажа в космосе составила свыше 23 суток.
19 апреля 1971 года на орбиту была выведена первая орбитальная станция "Салют", а 23 апреля 1971 года к ней стартовал ТПК "Союз-10" с первой экспедицией в составе Владимира Шаталова, Алексея Елисеева и Николая Рукавишникова. Эта экспедиция должна была работать на орбитальной станции "Салют" в течение 22-24 суток. ТПК "Союз-10" состыковался к орбитальной станции "Салют", но из-за повреждения стыковочного агрегата пилотируемого корабля во время стыковки, космонавты не смогли перейти на борт станции и возвратились на Землю.
23 апреля 1967 года при возвращении на Землю произошел отказ парашютной системы корабля "Союз-1" , в результате чего погиб космонавт Владимир Комаров. Программой полета планировалась стыковка КК "Союз-1" с КК "Союз-2" и переход из корабля в корабль через открытый космос Алексея Елисеева и Евгения Хрунова, но из-за нераскрытия одной из панелей солнечных батарей на "Союз-1" запуск "Союз-2" был отменен. "Союз-1" совершил досрочную посадку, но на конечном этапе спуска корабля на Землю отказала парашютная система и спускаемый аппарат разбился восточнее города Орск Оренбургской области, космонавт погиб.
Материал подготовлен на основе информации РИА Новости и открытых источников
Загрузка...
